CN104481535B - 一种用于急倾斜煤层的钻采一体化方法 - Google Patents

一种用于急倾斜煤层的钻采一体化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于急倾斜煤层的钻采一体化方法，首先通过地质钻探或查阅相关地质资料确定煤层参数，掌握预采煤层赋存特性；选择合适的位置设立专用移动钻采平台；沿煤层倾斜方向向下钻进，一直钻进至设定最大钻采深度，利用钻采平台的气(液)反循环排渣(或提煤)系统将钻头切削下成颗粒状的煤炭连续提升到地表专用洗煤池；利用管道或者专用车辆进行装运；之后沿设计的钻采方向移动专用钻采钻机，并在相邻采洞间留设一定宽度的保护煤柱。重复以上步骤，直至煤层开采完毕。该方法是经济技术可行、机械化程度高、安全系数大、适应性好、效率高的急倾斜煤层开采方法。

Description

一种用于急倾斜煤层的钻采一体化方法
技术领域
本发明涉及一种采煤方法，尤其是一种适用于煤层倾角在45°以上的急倾斜煤层的钻采一体化方法。
背景技术
采矿中把煤层倾角45°以上的煤层定义为急倾斜煤层，其储量是我国煤炭储量的重要组成部分，特别是南方80％矿区赋存有急倾斜煤层。因此，开展急倾斜煤层开采方法的研究对我国煤炭工业的发展具有十分重要的作用。
传统的急倾斜煤层开采方法很多，应用较广泛的几种方法为：柔性掩护支架采煤法、俯伪倾斜走向长壁采煤法、仓储采煤法、长孔爆破采煤法、滑移顶梁支架放顶煤采煤法、水平分段放顶煤采煤法和巷道放顶煤采煤法等。现有的开采方法各有适用条件和优势，但普遍存在开采工艺复杂、机械化水平低、劳动强度大、工作环境差、安全系数低、适应性差等问题。为适应日趋复杂的开采条件，减小劳动强度，提高急倾斜煤层机械化开采水平和安全系数，急需一种新的急倾斜煤层开采方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对传统急倾斜煤层开采工艺复杂、机械化水平低、劳动强度大、安全系数低、适应性差等问题，提供一种机械化程度高、开采工艺简单、劳动强度低、安全高效的急倾斜煤层钻采一体化方法。
技术方案：本发明的用于急倾斜煤层开采的钻采一体化方法，包括采用专用移动钻采平台、钻杆液压双臂导向装置、专用洗煤池，钻采一体化方法包括如下步骤：
a、通过地质信息确定急倾斜煤层的赋存参数，参数包括倾角、厚度、走向和倾向的长度；
b、根据急倾斜煤层的赋存参数确定钻进巷道的角度、最大钻采深度、钻杆、钻头的规格及采洞间的保护煤柱的宽度，在地面或井下钻采巷道布置专用移动钻采平台；
c、在专用移动钻采平台上安装钻杆液压双臂导向装置，利用钻杆液压双臂导向装置使钻头沿急倾斜煤层倾角钻进，形成第一采洞，钻进过程中，钻头旋转破碎煤岩，通过专用移动钻采平台的气液反循环排渣(或提煤)系统，经排渣管道将被钻头破碎成较小粒度的煤炭以气液固三相流形式连续的送至地表专用洗煤池内；
d、当第一采洞钻进至设定最大钻采深度时，将钻头提至地表，沿垂直煤层走向方向移动专用移动钻采平台，沿急倾斜煤层倾角钻进，形成第二采洞，依次进行钻采完成一个个采洞，直至煤层边界为止，钻采过程中在相邻采洞间留设保护煤柱；
e、沿煤层走向方向移动专用移动钻采平台，继续沿急倾斜煤层倾角钻进，呈“S”形路线依次钻采，完成整个急倾斜煤层的开采。
所述采洞间的保护煤柱距离为0.1～0.35m，采洞的直径为0.24～0.8m。
有益效果：本发明适用于煤层倾角45～90°、煤层硬度普氏系数f＝0.5～3.5，沿煤层倾斜方向一次钻采深度为100～1600m，根据倾斜煤层具体参数选择，确定与煤层参数适合的钻采角度、采洞间煤柱宽度及采洞直径。与现有技术相比，具有如下优点：
(1)通过使用专用钻采设备，显著提高急倾斜煤层开采的机械化水平，降低了工人的劳动强度；
(2)通过使用专用钻采设备，钻采过程利用钻头破煤和气液反循环提煤，大大提高人工作业环境和回采过程中的安全系数，确保了工人的生命安全，特别是在地面布置钻采专用平台时，作业人员在地面控制，钻采过程实现井下无人作业，；
(3)通过使用大功率的钻采设备可以有效地提高急倾斜煤层开采的效率；
(4)钻采专用钻机的钻头借助于导向装置在煤层中可完成定向转向，可实现钻采地质条件复杂的急倾斜煤层。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明俯视图。
图中：1-专用移动钻采平台，2-钻杆，3-钻头，4-急倾斜煤层，5-排渣管道，6-洗煤池，7-运煤管道，8-岩体，9-第一采洞，10-第二采洞，11-保护煤柱，12-钻杆液压双臂导向装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的用于急倾斜煤层开采的钻采一体化方法，如图1所示，采用专用移动钻采平台1、钻杆液压双臂导向装置12、专用洗煤池6，钻采一体化方法步骤如下：
a、通过地质信息确定急倾斜煤层4的赋存参数，参数包括倾角、厚度、走向和倾向的长度；
b、根据急倾斜煤层4的赋存参数确定钻进巷道的角度、最大钻采深度、钻杆2、钻头3的规格及采洞间的保护煤柱11的宽度，在地面或井下钻采巷道选择合适的位置设立专用移动钻采平台1；所述采洞间的保护煤柱11距离为0.1～0.35m，采洞9的直径为0.24～0.8m；
c、在专用移动钻采平台1上安装钻杆液压双臂导向装置12，利用钻杆液压双臂导向装置12使钻头3沿急倾斜煤层4倾角钻进，形成第一采洞9，钻进过程中，钻头3旋转破碎煤岩，通过专用移动钻采平台1的气液反循环排渣(或提煤)系统，通过排渣管道5将被钻头3破碎成较小粒度的煤炭以气液固三相流形式连续的送至地表或岩体8内的专用洗煤池6内，通过运煤管道7将池内的物料输出或者通过专用车辆运出；
d、当第一采洞9钻进至设定最大钻采深度时，将钻头3提至地表，沿垂直煤层走向方向移动专用移动钻采平台1，沿急倾斜煤层4倾角钻进，形成第二采洞10，依次进行钻采完成下一个采洞，直到煤层边界，钻采过程中在相邻采洞间留设保护煤柱11；
e、沿煤层走向方向移动专用移动钻采平台1，继续沿急倾斜煤层4倾角钻进，如图2所示呈“S”形路线依次钻采，完成整个急倾斜煤层的开采。

Claims (2)

1.一种用于急倾斜煤层开采的钻采一体化方法，包括采用专用移动钻采平台（1）、钻杆液压双臂导向装置（12）、专用洗煤池（6），其特征在于，钻采一体化方法包括如下步骤：
a、通过地质信息确定急倾斜煤层（4）的赋存参数，参数包括倾角、厚度、走向和倾向的长度；
b、根据急倾斜煤层（4）的赋存参数确定钻进巷道的角度、最大钻采深度、钻杆（2）、钻头（3）的规格及采洞间的保护煤柱（11）的宽度，在地面或井下钻采巷道布置专用移动钻采平台（1）；
c、在专用移动钻采平台（1）上安装钻杆液压双臂导向装置（12），利用钻杆液压双臂导向装置（12）使钻头（3）沿急倾斜煤层（4）倾角钻进，形成第一采洞（9），钻进过程中，钻头（3）旋转破碎煤岩，通过专用移动钻采平台（1）的气液反循环排渣或提煤系统，经排渣管道（5）将被钻头（3）破碎成较小粒度的煤炭以气液固三相流形式连续的送至地表专用洗煤池（6）内；
d、当第一采洞（9）钻进至设定最大钻采深度时，将钻头（3）提至地表，沿垂直煤层走向方向移动专用移动钻采平台（1），沿急倾斜煤层（4）倾角钻进，形成第二采洞（10），依次进行钻采完成一个个采洞，直至煤层边界，钻采过程中在相邻采洞间留设保护煤柱（11）；
e、沿煤层走向方向移动专用移动钻采平台（1），继续沿急倾斜煤层（4）倾角钻进，呈“S”形路线依次钻采，完成整个急倾斜煤层的开采。
2.根据权利要求1所述的用于急倾斜煤层开采的钻采一体化方法，其特征在于：所述采洞间的保护煤柱（11）距离为0.1~0.35m，采洞（9）的直径为0.24~0.8m。
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